KR101252916B1 - 결상 광학계 및 그것을 이용한 촬상 장치 - Google Patents

결상 광학계 및 그것을 이용한 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

상(像) 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 있는 결상 광학계를 제공하는 것으로서, 물체측으로부터 상면측을 향해 순서대로 배치된, 개구 조리개(5)와, 광학 부재로서의, 플러스의 파워를 가지는 양 볼록 제1 렌즈(1)와, 마이너스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 오목면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제2 렌즈(2)와, 플러스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 볼록면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제3 렌즈(3)와, 마이너스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 광축 근방에서 오목면인 제4 렌즈(4)를 구비한 결상 광학계(7)이다. 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)의 유효 개구부에, 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이 설치되어 있다.

Description

결상 광학계 및 그것을 이용한 촬상 장치{IMAGING OPTICAL SYSTEM AND IMAGING DEVICE USING SAME}
본 발명은, 광학 부재(예를 들면, 광학 렌즈, 평행 평판)를 이용해 결상부(예를 들면, 촬상 소자의 촬상면)에 피사체의 상(像)을 결상시키는 결상 광학계, 및, 당해 결상 광학계를 이용한 촬상 장치에 관한 것이다.
이러한 결상 광학계에 있어서는, 상 질의 열화를 일으키는 소위 플레어(flare)나 고스트(ghost)로 불리는 결상에 기여하지 않는 불필요 광속(미광(迷光))이 존재한다. 그 주된 원인으로는, 화각 외의 입사 광선이, 광학 렌즈의 렌즈면이나 플렌지부에서 반사하여, 촬상 소자의 촬상면에 도달하는 것을 들 수 있다.
종래, 이러한 플레어나 고스트에 의한 상 질의 열화를 방지하는 수단으로서, 이하와 같은 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1∼3 참조).
즉, 특허 문헌 1에 있어서는, 광학 렌즈를 유지하는 렌즈 경통 내에 내장되고, 상기 광학 렌즈에 입사한 광선을 중심부의 원형 개구로 통과시킴으로써 플레어의 발생을 억제하는 환상(環狀)의 플레어 스토퍼로서, 상기 원형 개구의 단면을 촬영 광축에 대해서 경사시킨 것이 제안되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에 있어서는, 렌즈 경통 내에 차광판을 설치하고, 미광의 투과를 저지하도록 한 미광 방지 구조가 제안되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에 있어서는, 플레어를 컷하기 위해서 제2 조리개가 삽입된 촬상용 렌즈가 제안되어 있다.
일본국 특허 제3891567호 공보 일본국 특허공개 2001－242365호 공보 일본국 특허 제3396683호 공보
그러나, 특허 문헌 1∼3과 같이 플레어 스토퍼 등을 설치했다고 해도, 일반적인 렌즈 설계를 행한 것 만으로는, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 없다.
본 발명은, 종래 기술에 있어서의 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 있는 결상 광학계, 및, 당해 결상 광학계를 이용한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 결상 광학계의 구성은, 물체측으로부터 입사한 광선을 상면(像面)측에 사출하고, 결상부에 피사체의 상을 결상시키는 결상 광학계로서, 화각 외의 입사 광선을, 광학 부재에 의한 전(全)반사에 의해 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 의하면, 화각 외의 입사 광선을, 광학 부재에 의한 전반사에 의해 차단하도록 한 것으로써, 화각 외의 불필요 광속을 결상부에 도달시키지 않도록 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해진다.
상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 있어서는, 상기 광학 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 광학면의 유효 개구부에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 화각 외의 불필요 광속을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 있어서는, 상기 광학 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 광학면의 유효 개구부 외에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 상질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해 지는 한편, 광학면의 유효 개구부의 자유로운 설계도 가능해진다. 또한, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면을, 광학면의 유효 개구부에도 설치하도록 하면, 상질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트 발생의 억제 효과를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 있어서는, 상기 광학 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 상기 입사 광선에 대해서 볼록면 형상을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 있어서는, 상기 광학 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 상기 입사 광선에 대해서 비스듬히 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 결상 광학계의 구성에 있어서는, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면에서 반사한 광선이 도달하는 부위에, 상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 상질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 반사 방지 구조 또는 확산 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 전반사시킨 광선의 일부가 다른 부위에서 다시 반사하여 결상부에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 상기 광학 부재에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 의하면, 전반사면에서 반사한 광선의 결상부로의 도달을 저지하는 수단을 포함하는 본 발명을, 광학 부재의 가공 공정에서 완결시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 촬상 장치의 구성은, 피사체에 대응한 광 신호를 화상 신호로 변환하여 출력하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상기 피사체의 상을 결상시키는 결상 광학계를 구비한 촬상 장치로서, 상기 결상 광학계로서 상기 본 발명의 결상 광학계를 이용한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 촬상 장치의 구성에 의하면, 결상 광학계로서 상기 본 발명의 결상 광학계를 이용하고 있으므로, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 있으므로, 고성능의 촬상 장치, 나아가서는 당해 촬상 장치가 탑재되는 고성능의 휴대 전화기 등의 모바일 제품을 제공하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 있고, 또한, 카메라 부착 휴대 전화기 등의 모바일 제품에 탑재되는 촬상 소자에 대응시킬 수 있는 결상 광학계, 및 당해 결상 광학계를 이용한 촬상 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계의 구성을 나타내는 배치도이다.
도 2는 본 발명의 제2의 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계의 구성을 나타내는 배치도이다.
이하, 실시의 형태를 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
<제1의 실시의 형태>
도 1은, 본 발명의 제1의 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계의 구성을 나타내는 배치도이다.
［1. 결상 광학계의 구성］
우선, 본 실시의 형태의 결상 광학계의 구성에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와같이, 본 실시의 형태의 결상 광학계(7)는, 물체측(도 1에서는 좌측)으로부터 상면측(도 1에서는 우측)을 향해 순서대로 배치된, 개구 조리개(5)와, 광학 부재로서의, 플러스의 파워를 가지는 양 볼록 제1 렌즈(1)와, 마이너스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 오목면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제2 렌즈(2)와, 플러스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 볼록면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제3 렌즈(3)와, 마이너스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 광축 근방에서 오목면인 제4 렌즈(4)를 구비하고 있다. 여기서, 결상 광학계(7)는, 물체측으로부터 입사한 광선을 상면측에 사출하고, 결상부(본 실시의 형태에 있어서는, 촬상 소자의 촬상면(S))에 광학상을 형성하는(피사체의 상을 결상 시키는) 촬상용의 단초점 렌즈이며, 촬상 소자는, 피사체에 대응한 광 신호를 화상 신호로 변환하여 출력한다. 그리고, 촬상 소자와, 결상 광학계(7)를 이용하여 촬상 장치가 구성된다.
제1∼제4 렌즈(1∼4)의 각 렌즈면은, 적절히, 비구면으로 할 수 있고, 렌즈면의 비구면 형상은, 하기 (수식 1)로 주어진다(후술하는 제2의 실시 형태에 대해서도 동일하다).
<수식 1>
Figure 112010058728588-pct00001
단, 상기 (수식 1) 중, Y는 광축으로부터의 높이, X는 광축으로부터의 높이가 Y의 비구면 형상의 비구면 꼭대기점의 접평면으로부터의 거리, R0은 비구면 꼭대기점의 곡율 반경, κ는 원추 상수, A4, A6, A8, A10,…는 각각 4차, 6차, 8차, 10차,…의 비구면 계수를 나타내고 있다.
제4 렌즈(4)와 촬상 소자의 촬상면(S)의 사이에는, 투명한 평행 평판(6)이 배치되어 있다. 여기서, 평행 평판(6)은, 광학 로우패스 필터와 IR 컷 필터와 촬상 소자의 페이스 플레이트(커버 유리)에 등가인 평판이다.
제1 렌즈(1)의 물체측의 렌즈면으로부터 평행 평판(6)의 상면측의 면에 이르는 각 면(이하 「광학면」이라고도 한다)을, 물체측으로부터 순서대로, 「제1면」, 「제2면」, 「제3면」,…, 「제10면」으로 부르는 것으로 한다(후술하는 제2의 실시의 형태에 대해서도 동일하다).
하기 (표 1)에, 본 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계(7)의 구체적 수치예를 나타낸다.
[표 1]
Figure 112010058728588-pct00002
상기 (표 1)에 있어서, r(mm)은 광학면의 곡율 반경, d(mm)는 제1∼제4 렌즈(1∼4) 및 평행 평판(6)의 축 상에서의 두께 또는 면 간격, n은 제1∼제4 렌즈(1∼4) 및 평행 평판(6)의 d선(587.5600nm)에 대한 굴절률, ν는 제1∼제4 렌즈(1∼4) 및 평행 평판(6)의 d선에 대한 아베수를 나타내고 있다(후술하는 제2의 실시의 형태에 대해서도 동일하다).
또한, 하기 (표 2A), (표 2B)에, 본 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계(7)를 구성하는 제1∼제4 렌즈(1∼4)의 비구면 계수(원추 상수를 포함한다)를 표시한다. 하기 (표 2A), (표 2B) 중, 「E＋00」, 「E－02」등은, 각각 「10＋00」, 「10－02」등을 나타내는 것으로 한다(후술하는 제2의 실시의 형태에 대해서도 동일하다).
[표 2A]
Figure 112010058728588-pct00003
[표 2B]
Figure 112010058728588-pct00004
본 실시의 형태의 결상 광학계(7)에 있어서는, 화각 외의 입사 광선을, 광학 부재에 의한 전반사에 의해 차단하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)의 유효 개구부에, 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이 설치되어 있다. 즉, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)은, 물체 측에 큰 굴절률 영역을 가지는 광학면이며(제2 렌즈(2)의 굴절률 n1 : 1.61, 제2 및 제3 렌즈(2, 3)간의 공기의 굴절률 : 100), 전반사가 일어나기 시작하는 입사각도인 임계각은, sin－1(1/n1)＝ 약 38도이다. 또한, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)(전반사면)는, 입사 광선에 대해서 볼록면 형상(물체측에 볼록 형상)을 가지고 있고, 그 곡율 반경은, r1＝1.718mm이다.
［2. 결상 광학계의 작용 효과］
다음에, 상기와 같이 구성된 결상 광학계에 대해서, 그 작용 효과를 설명한다.
도 1에 있어서, a, b, c, d는, 결상 광학계(7)에 입사하는 광선을 나타내고 있다.
광선 a(실선)는, 입사각 약 32도로 결상 광학계(7)에 입사하고, 촬상면(S)에 결상하는 광선의 하나이며, 제1∼제4 렌즈(1∼4)의 각 렌즈면의 최대 유효 직경을 통과한다.
광선 b, c, d(파선)는, 광선 a보다도 큰 입사각 약 40도(＞반화각 ω1＝ 약 32.5도)로 결상 광학계(7)에 입사하고, 결상에는 기여하지 않는 광선(불필요 광속)이다(광선 b는 불필요 광속의 상단의 광선(상측 광선), 광선 c는 불필요 광속의 개구 조리개(5)의 중심을 통과하는 광선(주광선), 광선 d는 불필요 광속의 하단의 광선(하측 광선)). 그리고, 광선 b, c, d가 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에 입사할 때, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에 대한 광선 b, c, d의 입사각이 임계각보다도 커져, 광선 b, c, d는, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에서 전반사한다. 즉, 광선 b, c, d는, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에 의한 전반사에 의해 차단된다. 따라서, 광선 b, c, d를 촬상면(S)에 도달시키지 않도록 하는 것이 가능해지고, 그 결과, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해진다.
이 때, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에서 전반사한 광선 b, c, d는, 제2 렌즈(2)의 플렌지부(2a)의 외면(표면, 외주면)에 도달하는데, 이 제2 렌즈(2)의 플렌지부(2a)의 외면에, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)(전반사면)에서 반사한 광선 b, c, d의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단을 설치해 두면, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 방지할 수 있다.
전반사면에서 반사한 광선 b, c, d의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단으로는, 반사 방지 구조나 확산 구조 등을 들 수 있다. 반사 방지 구조를 실현하기 위해서는, 예를 들면, 반사 방지 도료를 도포하거나, 차광 시트를 설치하면 된다. 또한, 확산 구조를 실현하기 위해서는, 예를 들면, 주름 가공을 실시하여 불규칙한 면을 형성하거나, 규칙적인 요철을 형성하면 된다. 전반사면에서 반사한 광선 b, c, d의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단으로서 이들 구조를 이용하면, 전반사시킨 광선 b, c, d의 일부가 다른 부위에서 다시 반사하여 촬상면(S)에 도달하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 이와 같이, 제2 렌즈(2)(광학 부재)의 상면측의 렌즈면(e)(전반사면)에서 반사한 광선 b, c, d의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단을, 제2 렌즈(2)(광학 부재)의 플렌지부(2a)의 외면에 설치하도록 하면, 전반사면에서 반사한 광선 b, c, d의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단을 포함하는 본 발명을, 제2 렌즈(2)(광학 부재)의 가공 공정에서 완결시킬 수 있다. 또한, 전반사면에서 반사한 광선의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단은, 전반사면이 설치된 광학 부재(본 실시의 형태에 있어서는, 제2 렌즈(2))와는 다른 광학 부재(제3 렌즈(3), 평행 평판(6) 등)에 설치되어 있어도 된다.
또한, 렌즈를 유지하고 있는 부재(렌즈 유지 부재)에 제2 렌즈(2)를 통과한 광선이 도달하는 것을 고려하여, 렌즈 유지 부재에, 상기와 동일한 반사 방지 구조나 확산 구조를 설치해 두면, 상기와 마찬가지로, 제2 렌즈(2)의 상면측의 렌즈면(e)에서 전반사시킨 광선 b, c, d의 일부가 다른 부위에서 다시 반사하여 촬상면(S)에 도달하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
이상과 같은, 전반사한 광선 b, c, d가 도달하는 부위는, 광로 해석(광선 추적 시뮬레이션)에 의해 결정할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 제2 렌즈(2)에 전반사면을 설치하고 있는데, 전반사면은, 어떠한 광학 부재에 설치되어 있어도 된다(본 실시의 형태에 있어서는, 제1∼제4 렌즈(1∼4)의 어디에 설치되어 있어도 된다).
<제2의 실시의 형태>
도 2는, 본 발명의 제2의 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계의 구성을 나타내는 배치도이다.
［1. 결상 광학계의 구성］
우선, 본 실시의 형태의 결상 광학계의 구성에 대해서 설명한다.
도 2에 도시하는 바와같이, 본 실시의 형태의 결상 광학계(13)는, 물체측(도 2에서는 좌측)으로부터 상면측(도 2에서는 우측)을 향해 순서대로 배치된, 개구 조리개(11)와, 광학 부재로서의, 플러스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 오목면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제1 렌즈(8)와, 플러스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 볼록면인 메니스커스 렌즈로 이루어지는 제2 렌즈(9)와, 마이너스의 파워를 가지고, 상면측의 렌즈면이 광축 근방에서 오목면인 제3 렌즈(10)를 구비하고 있고, 이들은 렌즈 유지 부재(14)에 의해 유지되어 있다. 여기서, 결상 광학계(13)는, 물체측으로부터 입사한 광선을 상면측에 사출하고, 결상부(본 실시의 형태에 있어서는, 촬상 소자의 촬상면(S))에 광학상을 형성하는(피사체의 상을 결상시킨다) 촬상용의 단초점 렌즈이며, 촬상 소자는, 피사체에 대응한 광 신호를 화상 신호로 변환하여 출력한다. 그리고, 촬상 소자와, 결상 광학계(13)를 이용하여 촬상 장치가 구성된다.
제3 렌즈(10)와 촬상 소자의 촬상면(S)의 사이에는, 상기 제1 실시의 형태의 평행 평판(6)과 동일한 투명한 평행 평판(12)이 배치되어 있다.
하기 (표 3)에, 본 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계(13)의 구체적 수치예를 표시한다.
[표 3]
Figure 112010058728588-pct00005
또한, 하기 (표 4A), (표 4B)에, 본 실시의 형태에 있어서의 결상 광학계(7)를 구성하는 제1∼제3 렌즈(8∼10)의 비구면 계수(원추 상수를 포함한다)를 나타낸다.
[표 4A]
Figure 112010058728588-pct00006
[표 4B]
Figure 112010058728588-pct00007
본 실시의 형태의 결상 광학계(13)에 있어서도, 화각 외의 입사 광선을, 광학 부재에 의한 전반사에 의해 차단하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제3 렌즈(10)의 상면측의 렌즈면(f)의 유효 개구부 외에 있는 면(g)(플렌지부(10a)의 상면측의 표면)에, 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이 설치되어 있다. 즉, 제3 렌즈(10)의 상면측의 렌즈면(f)의 유효 개구부 외에 있는 면(g)은, 물체측에 큰 굴절률 영역을 가지는 면이며(제3 렌즈(10)의 굴절률 n2 :1.525, 제3 렌즈(10)와 평행 평판(12)의 사이의 공기의 굴절률：1.00), 전반사가 일어나기 시작하는 입사 각도인 임계각은, sin－1(1/n2)＝약 41도이다. 또한, 면(g)(전반사면)은, 광축으로부터 떨어짐에 따라 촬상면(S)과의 사이의 거리가 감소하도록 경사져 있다(입사 광선에 대해서 비스듬히 배치되어 있다). 여기서, 면(g)의, 광축에 수직인 면이 이루는 각도는, θ2＝약 20도이다. 이 경우, 면(g)은, 광로 해석 등에 따라 적절히 배치되어야 한다.
［2. 결상 광학계의 작용 효과］
다음에, 상기와 같이 구성된 결상 광학계에 대해서, 그 작용 효과를 설명한다.
도 2에 있어서, a’, b’, c’, d’는, 결상 광학계(13)에 입사하는 광선을 나타내고 있다.
광선 a’(실선)는, 입사각 약 32도로 결상 광학계(13)에 입사하고, 촬상면(S)에 결상하는 광선의 하나이며, 제1∼제3 렌즈(8∼10)의 각 렌즈면의 최대 유효 직경을 통과한다.
광선 b’, c’, d’(파선)는, 광선 a’보다도 큰 입사각 약 40도(＞반화각 ω2＝ 약 32도)로 결상 광학계(13)에 입사하고, 결상에는 기여하지 않는 광선(불필요 광속)이다(광선 b’는 불필요 광속의 상단의 광선(상측 광선), 광선 c’는 불필요 광속의 개구 조리개(11)의 중심을 통과하는 광선(주광선), 광선 d’는 불필요 광속의 하단의 광선(하측 광선)). 그리고, 광선 b’, c’, d’가 제3 렌즈(10)의 상면측의 렌즈면(f)의 유효 개구부 외에 있는 면(g)에 입사할 때, 당해 면(g)에 대한 광선 b’, c’, d’의 입사각이 임계각보다도 커지고, 광선 b’, c’, d’는, 면(g)에서 전반사한다. 즉, 광선 b’, c’, d’는, 면(g)에 의한 전반사에 의해 차단된다. 따라서, 광선 b’, c’, d’를 촬상면(S)에 도달시키지 않도록 하는 것이 가능해지고, 그 결과, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면을, 렌즈면의 유효 개구부에도 설치하도록 하면, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트 발생의 억제 효과를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
이 때, 제3 렌즈(10)(광학 부재)의 면(g)에서 전반사한 광선 b’, c’, d’는, 제3 렌즈(10)의 플렌지부(10a)의 외주면에 도달하는데, 이 제3 렌즈(10)(광학 부재)의 플렌지부(10a)의 외주면에, 상기 제1의 실시의 형태와 동일한, 면(g)(전반사면)에서 반사한 광선 b’, c’, d’의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단을 설치해 두면, 예를 들면, 전반사시킨 광선 b’, c’, d’의 일부가 다른 부위에서 다시 반사하여 촬상면(S)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 전반사면에서 반사한 광선의 촬상면(S)으로의 도달을 저지하는 수단은, 전반사면이 설치된 광학 부재(본 실시의 형태에 있어서는, 제3 렌즈(10))와는 다른 광학 부재(제2 렌즈(9), 평행 평판(12) 등)에 설치할 수 있다. 예를 들면, 도시하지 않지만, 제3 렌즈(10)의 면(g)에서 전반사한 광선 b’, c’, d’가 렌즈 유지 부재(14)에서 반사하고, 그 반사한 광선이 제2 렌즈(9)의 플렌지부의 표면에 도달하는 경우에는, 제2 렌즈(9)의 플렌지부의 표면에 반사 방지 구조나 확산 구조를 설치함으로써, 전반사면에서 반사한 광선의 촬상면(S)으로의 도달을 저지할 수 있다.
또한, 제3 렌즈(10)를 통과하여, 렌즈 유지 부재(14)에 광선이 도달하는 것을 고려하여, 렌즈 유지 부재(14)에 동일한 구조를 설치해 두면, 상기와 마찬가지로, 면(g)에서 전반사시킨 광선 b’, c’, d’의 일부가 다른 부위에서 다시 반사하여 촬상면(S)에 도달하는 것을 더욱 방지할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 제3 렌즈(10)의 플렌지부의 상면측의 면(렌즈면의 유효 개구부 외에 있는 면)에 전반사면을 설치하고 있는데, 전반사면은, 어떠한 광학 부재에 설치되어도 된다(본 실시의 형태에 있어서는, 제1∼제3 렌즈(8∼10)의 어디에 설치되어도 된다).
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 광축으로부터 떨어짐에 따라 촬상면(S)과의 사이의 거리가 감소하도록 경사진 전반사면을 예로 들어 설명했는데, 반드시 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 전반사면은, 입사 광선에 대해서 비스듬히 배치되어 있으면 되고, 따라서, 광축에 대해서 수직으로 형성된 것이어도, 광축으로부터 떨어짐에 따라 촬상면(S)과의 사이의 거리가 증가하도록 경사진 것이어도 된다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 이와 같이, 전반사면이 입사 광선에 대해서 비스듬히 배치되어 있는 경우를 예로 들어 설명했는데, 이 경우의 전반사면은, 상기 제1의 실시의 형태와 마찬가지로, 입사 광선에 대해서 볼록면 형상을 가지는 것이어도 된다.
또한, 상기 제1 및 제2의 실시의 형태에 있어서는, 결상 광학계로서 단초점 렌즈를 예로 들어 설명했는데, 줌 기능을 가지는 결상 광학계에도 본 발명은 적용 가능하다. 또한, 상기 제1 및 제2의 실시의 형태를 조합한 본 발명도, 단초점 렌즈로 이루어지는 결상 광학계, 줌 기능을 가지는 결상 광학계의 각각에 적용 가능하다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명의 결상 광학계는, 상 질의 열화를 일으키는 플레어나 고스트의 발생을 충분히 억제할 수 있으므로, 고성능화가 요망되는 카메라 부착 휴대전화기 등의 모바일 제품의 분야에 있어서 특히 유용하다.
a, b, c, d, a', b', c', d' : 광선
e : 렌즈면(전반사면) f : 렌즈면
g : 면(전반사면) S : 촬상면
1, 8 : 제1 렌즈 2, 9 : 제2 렌즈
2a, 10a : 플렌지부 3, 10 : 제3 렌즈
4 : 제4 렌즈 5, 11 : 개구 조리개
6 : 평행 평판 7, 13 : 결상 광학계

Claims (10)

  1. 물체측으로부터 입사한 광선을 상면(像面)측에 사출하고, 결상부에 피사체의 상을 결상시키는 결상 광학계로서,
    화각 외의 입사 광선을, 렌즈부를 가지는 부재에 의한 전(全)반사에 의해 차단하도록, 상기 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 상기 부재의 광학면의 유효 개구부에 설치되어 있고,
    상기 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 상기 전반사면이, 상기 입사 광선에 대해서 볼록면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면에서 반사한 광선이 도달하는 부위에, 상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이 설치되어 있는, 결상 광학계.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 반사 방지 구조 또는 확산 구조로 이루어지는, 결상 광학계.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 상기 부재에 설치되어 있는, 결상 광학계.
  6. 물체측으로부터 입사한 광선을 상면측에 사출하고, 결상부에 피사체의 상을 결상시키는 결상 광학계로서,
    화각 외의 입사 광선을, 렌즈부를 가지는 부재에 의한 전반사에 의해 차단하도록, 상기 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 상기 부재의 광학면의 유효 개구부 외에 설치되고, 또한, 상기 부재의, 상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면이, 상기 입사 광선에 대해서 볼록면 형상 또는 상기 부재의 광축으로부터 떨어짐에 따라서 상기 결상부 측에 가까워지는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 결상 광학계.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 화각 외의 입사 광선을 전반사시키는 전반사면에서 반사한 광선이 도달하는 부위에, 상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이 설치되어 있는, 결상 광학계.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 반사 방지 구조 또는 확산 구조로 이루어지는, 결상 광학계.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 전반사면에서 반사한 광선의 상기 결상부로의 도달을 저지하는 수단이, 상기 부재에 설치되어 있는, 결상 광학계.
  10. 피사체에 대응한 광 신호를 화상 신호로 변환하여 출력하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상기 피사체의 상을 결상시키는 결상 광학계를 구비한 촬상 장치로서,
    상기 결상 광학계로서 청구항 1, 3 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 결상 광학계를 이용한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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